KR20160090610A

KR20160090610A - ＳＭＴ 패키지 ＳｉＰＭ센서

Info

Publication number: KR20160090610A
Application number: KR1020150010623A
Authority: KR
Inventors: 서준석; 박현숙
Original assignee: 서준석; 박현숙; (주) 제이에스테크윈
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2015-01-22
Publication date: 2016-08-01
Also published as: KR101705425B1

Abstract

본 발명은 방사선 섬광검출기에 적용되는 광전소자 표면실장 보드의 구조개선에 의해 조립특성과 신호센싱을 극대화할 수 있는 SMT 패키지 SiPM센서를 제공한다.
본 발명의 상기 목적은 패키지 상태로 작은 PCB나 세라믹보드에 장착된 SiPM센서에 주변에 형성된 고정홀에 조립 고정되는 지지다리와, 이 지지다리와 연결되어 상기 SiPM센서의 테두리부분을 에워싸는 형상의 협지몸체로 구성된 지지대를 구성한 것을 특징으로 하는 SMT패키지 SiPM센서에 의해 달성된다.

Description

ＳＭＴ 패키지 ＳｉＰＭ센서{SMT-packaged SiPM sensor}

본 발명은 방사선 섬광검출기에 적용되는 광전소자 표면실장 보드의 구조개선에 의해 조립특성과 신호센싱을 극대화할 수 있는 SMT 패키지 SiPM센서에 관한 것이다.

의료영상진단기에는 PET(양전자 방출 단층촬영기), SPECT(단광자방출단층촬영기), CT(컴퓨터단층촬영기), MRI(자기공명영상촬영기)와 같은 다수의 장비가 개발되어 있다.

이러한 의료영상진단기는 특정 부위에서 발생하는 고에너지 입자를 섬광체(scintillator : 입자가 충돌하면 섬광을 내는 결정체)로 검출한 후 광증배기(Photomultipler)를 통하여 증폭하여 광전류로 전환되는, 섬광검출기(scintillation detector)에 의해 검출되는 광전류 검출신호를 가지고 이를 영상화하여 문제가 발생하고 있는 특정부위를 표현하는 방법을 이용하고 있다.

이러한 의료영상진단기에 적용되는 섬광검출기는 방사선의 에너지를 흡수하여 이를 자외선이나 가시광선으로 변환시켜주는 섬광체(scintillator)와 섬광체로부터 방출된 자외선이나 가시광선을 검출하는 광센서로 구성된다.

섬광체에서 방출된 빛을 전기 신호로 변환해 주는 광센서로는 반도체 기반 광전소자인 SiPM(Silicon Photomultiplier) 센서나 광전자증배관(PMT, Photomultiplier tube) 등이 이용되는데, SiPM 센서는 광전증배관보다 셀의 크기가 상대적으로 작고 고해상도의 영상시스템을 위한 광센서로 적합하며, 전체 시스템의 크기를 소형화하는데 유리하다.

그리고 광전소자(SiPM)센서는 수 ㎟의 단면적을 갖는 작은 섬광체와 일대일 결합(coupling)이 가능하므로 섬광결정에서 발생한 빛을 수집하는 수광 성능을 극대화 시킬 수 있고, 섬광검출기의 에너지 분해능 및 시간 분해능을 최적화하기에 유리하고, 가격 경쟁력이 있기 때문에 최근 각광받고 있다.

이러한 광전소자센서는 섬광체에 그대로 결착하여 구성하거나 섬광체에서 나오는 섬광을 효과적으로 포집하기 위하여 공극을 최소화하여 그 검출 효과를 높일 수 있다.

따라서, 광전소자센서와 섬광체 간의 정위치 일치 조립이 매우 중요하고, 조립 시에 신속하면서도 정밀도가 보장되어야 한다.

그러나 종래에는 기판에 고정된 광전소자(SiPM)센서와 섬광체를 일치시키어 조립하는 작업이 수작업에 의해 제공되었다.

그 결과 작업시간이 많이 소요되고 작업 후에도 광전소자센서와 섬광체의 일치 불량으로 제품 수득률에서 대략 30%까지의 불량율이 발생하는 문제점이 있었다.

특허문헌 1 : 한국 공개특허공보 10-2011-0088294(공개일자 : 2011.08.03.) 특허문헌 2 : 한국 공개특허공보 10-2012-0124705(공개일자 : 2012.11.14.) 특허문헌 3 : 한국 공개특허공보 10-2014-0022183(공개일자 : 2014.02.24.) 특허문헌 4 : 한국 공개특허공보 10-2014-0026880(공개일자 : 2014.03.06.)

본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 문제된 단점을 해소하고자 개발된 것으로서,

광전소자 표면실장 보드의 구조개선에 의해 섬광체와 접속 조립특성과 섬광체 신호센싱을 극대화할 수 있는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 본 발명의 바람직한 실시예의 SMT 패키지 SiPM 센서는,

패키지 상태로 작은 PCB나 세라믹보드에 장착된 SiPM센서에 주변에 형성된 고정홀에 고정되는 지지다리와, 이 지지다리와 연결되어 상기 SiPM센서의 테두리부분을 에워싸는 형상의 협지몸체로 구성된 지지대를 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 지지대는 금속판체를 프레싱에 의해 절곡된 구조인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 지지다리는 상기 협지몸체에서 프레싱에 의해 분할된 2~4개 범위로 절곡되어 상기 고정홀에 고정된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 협지몸체는 상기 SiPM센서의 형상으로 테두리부분을 에워싸는 형상이고, 일측이 개구된 협착편을 형성하여 섬광체 조립구멍의 삽입 후에 상기 협착편을 압착으로 섬광체를 클램핑하여 협지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예는 패키지 상태로 작은 PCB나 세라믹보드에 장착된 다수의 SiPM센서에 대응해서 섬광체 조립구멍을 일치시킨 상태로 주변을 감싸고 상부에 성형된 핀공을 통해 조립된 몰드지지대를 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 몰드지지대는 합성수지로 성형되어 상기 다수의 SiPM센서를 감쌀 수 있도록 섬광체 조립구멍을 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 방사선 검출기에 접속되는 광전소자(SiPM)의 표면실장 보드의 구조개선에 의해 섬광체와 접속 조립이 용이하여 불량률을 최대한 없애는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 광전소자(SiPM)과 섬광체의 일치가 확실하여 섬광체의 신호센싱을 극대화함으로써 적용되는 방사선 검출기의 특성을 극대화하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 적용에 따라 다수의 광전소자와의 섬광체 접속에 매우 편리하고 조립불량이 없어 공업적으로도 양산(量産) 효과를 기대할 수 있으며, 염가로 제공하는 것이 가능해진다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예의 구성부재 분해도 및 섬광체 조립 전 상태를 보여주는 정면 및 배면사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예의 측면도로서 섬광체의 조립 전 상태의 측면 분리도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예와 섬광체의 조립 후 상태를 보여주는 배면 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예와 섬광체의 조립 후에 협지몸체의 조립단계를 보여주는 배면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예의 구성부재 분해도 및 섬광체의 분해사시도 및 섬광체 조립상태 배면도이다.
도 8 내지 도 10는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 8은 보드와 몰드지지대 구성부재의 분해사시도이고, 도 9는 보드와 몰드지지대 구성부재의 조립 후 사시도이며, 도 10 몰드지지대에 의한 섬광체의 조립상태 배면도이다.
도 11은 본 발명의 구성부재인 몰드지지대의 또 다른 실시예를 보여주는 보드와 조립상태 배면도이다.

본 발명은 표시기나 검출기에 접속하는 SMT패키지의 PCB나 세라믹보드에 실장된 SiPM센서와 섬광체의 접속을 용이하도록 지지대를 구성하여 섬광체 접속 불량률을 극소화 및 섬광 센싱효율을 극대화하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부되는 도면과 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하면, 작은 PCB나 세라믹보드(100), 상기 보드(100)에 표면실장된 SiPM센서(200), 상기 SiPM센서(200)의 주변에 고정되어 섬광체(400)에 접속 지지하는 지지대(300)를 포함한다.

상기 보드(100)에는 검출기나 표시기, 전원과 연결되는 음극(Cathode), 신호출력 양극(Anode), 입력기능의 핀단자(110)이 구비되고, 상기 SiPM센서(200)의 주변에 고정홀(150)이 구비되고, 상기 지지대(300)의 지지다리(350)가 조립 고정된다.

상기 지지대(300)는 금속판체를 프레싱에 의해 성형되고 상기 지지다리(350)는 길게 뻗은 절곡된 구조로 이루어진다.

상기 지지다리(350)는 상기 SiPM센서(200)의 주변을 감싸는 형상의 협지몸체(310)에 일체로 프레싱 가공에 의해 형성된다.

여기서, 상기 지지다리(350)는 상기 협지몸체(310)에서 프레싱에 의해 분할된 2~4개 범위(본 발명은 3개)로 절곡되어 상기 고정홀(150)에 고정된다.

본 발명의 특징인 상기 지지대(300)를 형성하는 상기 협지몸체(310)는 도 5에 도시된 것과 같이, 상기 SiPM센서(200)의 형상으로 테두리부분을 에워싸는 형상이고, 일측이 개구된 협착편(320)을 형성하여 섬광체(400)를 섬광체 조립구멍(330)에 삽입한 후에 지그(미도시함)에 의해 상기 협착편(320)을 눌러(압착)으로 섬광체(400)을 클램핑으로 협지하여 고정한다.

즉, 상기 협착편(320)은 상기 협지몸체(310)의 상측에 일측이 절단되어 가압에 의해 접혀지도록 구성되어 삽입되는 섬광체(400)을 협착으로 클램핑할 수 있다.

따라서 본 발명은 SiPM센서(200)에 섬광체(400)의 조립작업성이 편리하고 정확하다.

도 6 및 도 7은 도 1 내지 도 5에 개시된 본 발명의 다른 실시예로서, 다수의 SiPM센서(200)를 에워싸는 폐쇄구조의 지지대(300a)을 보드(100)에 성형된 고정홈(120)에 조립 한다는 점에서 차이가 있다.

상기 SiPM센서(200)는 도면에 도시된 것과 같이, 2X2의 4개로 구성될 수 있고 그 이상의 8개, 12개, 16개, 64개, 128개, 256개의 다수개로 구비하고, 이에 대응하여 상기 지지대(300a)는 상기 다수의 SiPM센서(200)의 주변을 감쌀 수 있는 섬광체 조립구멍(330)을 갖는 크기의 협지몸체(310a)를 성형하여 조립될 수 있다.

또한, 본 발명은 도 8 내지 도 10에 개시된 것과같이, 패키지 상태로 작은 보드(100)에 장착된 다수의 SiPM센서(200)에 대응해서 섬광체 조립구멍(330)을 일치시킨 상태로 주변을 감싸고 상부에 성형된 핀공(340)을 통해 핀단자(110)에 조립되는 협지몸체(310b)를 성형한 몰드지지대(300b)를 이용하여 구성할 수 있다.

상기 몰드지지대(300b)는 합성수지로 성형되어 상기 다수의 SiPM센서(200)을 감쌀 수 있도록 섬광체 조립구멍(330)을 형성하되, 도 11에 도시된 것과 같이, 내측에 다수의 압착돌기(331)를 구성하여 섬광체(400)의 협지를 보다 긴밀하게 할 수 있다.

이러한 본 발명은 PCB나 세라믹보드(100)에 실장되는 SiPM센서(200)에 접속하는 섬광체(400)의 접속의 정확성을 지지하는 지지대(300,300a,300b)에 의해 구현할 수 있다.

이상으로 본 발명에 따른 실시예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 개념을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

예를 들어 상술한 실시 예에 있어서는 지지대(300,300a,300b)를 금속판체에 의한 프레스 가공이나 합성수지에 의한 사출성형으로 제시하였으나 몰드성형에 의한 다양한 형상으로 제공될 수도 있다.

그리고 본 발명의 적용은 본 발명에 관련한 의료 영상진단기기에 한정되지 않고, 바이오 이미징 시스템, 위험 및 위협감지 시스템, 바이오 포토닉스, 형광분석기, LiDAR, 유동세포계측기 등에서 폭넓게 적용될 수 있고, 본 발명의 권리요지인 특허청구범위의 기술을 상기한 장비에 적용할 경우에도 그 권리범위에 귀속됨을 밝혀둔다.

이상에서 설명한 본 발명은 그 권리요지로 청구된 특허청구범위의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능하다.

본 발명은 의료영상진단기인 PET(양전자 방출 단층촬영기), SPECT(단광자방출단층촬영기), CT(컴퓨터단층촬영기), MRI(자기공명영상촬영기)와 같은 장비나 바이오 이미징 시스템, 위험 및 위협감지 시스템, 바이오 포토닉스, 형광분석기, LiDAR, 유동세포계측기 등에 산업상 매우 유용하게 이용될 수 있다.

100 : PCB나 세라믹보드 110 : 핀단자
120 : 고정홈 150 : 고정홀
200 : SiPM센서 300, 300a, 300b : 지지대
310, 310a, 310b : 협지몸체 320 : 협착편
330 : 섬광체 조립구멍 331 : 압착돌기
340 : 핀공 350 : 지지다리
400 : 섬광체

Claims

패키지 상태로 작은 보드에 장착된 SiPM센서에 주변에 형성된 고정홀에 조립 고정되는 지지다리와, 이 지지다리와 연결되어 상기 SiPM센서의 테두리부분을 에워싸는 형상의 협지몸체로 구성된 지지대를 구성한 것을 특징으로 하는 SMT패키지 SiPM센서.
제1항에 있어서,
상기 지지대는 금속판체를 프레싱에 의해 절곡된 구조인 것을 특징으로 하는 SMT패키지 SiPM센서.
제1항에 있어서,
상기 지지다리는 상기 협지몸체에서 프레싱에 의해 분할된 2~4개 범위로 절곡되어 상기 고정홀에 고정된 것을 특징으로 하는 SMT패키지 SiPM센서.
제1항에 있어서,
상기 협지몸체는 상기 SiPM센서의 형상으로 테두리부분을 에워싸는 형상이고, 일측이 개구된 협착편을 형성하여 섬광체 조립구멍에 섬광체의 삽입후에 상기 협착편을 압착으로 클램핑하여 협지하는 것을 특징으로 SMT패키지 SiPM센서.
제4항에 있어서,
상기 협착편은 상기 협지몸체의 상측에 일측이 절단되어 가압에 의해 접혀지도록 구성되어 삽입되는 상기 섬광체을 협착으로 클램핑하도록 형성된 것을 특징으로 하는 SMT패키지 SiPM센서.
패키지 상태로 작은 보드에 장착된 SiPM센서에 대응한 섬광체 조립구멍을 형성하고 일체 형성된 지지다리를 통해 상기 SiPM센서의 테두리부분을 에워싸는 형태로 조립된 협지몸체를 구비한 지지대를 구성한 것을 특징으로 하는 SMT패키지 SiPM센서.
제6항에 있어서,
상기 SiPM센서는 4개~256개의 다수개로 구비되고 상기 지지대는 상기 다수의 SiPM센서의 주변을 감싼 상태로 조립된 것을 특징으로 하는 SMT패키지 SiPM센서.
패키지 상태로 작은 보드에 장착된 다수의 SiPM센서에 대응해서 섬광체 조립구멍을 일치시킨 상태로 주변을 감싸고 상부에 성형된 핀공을 통해 조립된 몰드지지대를 구성한 것을 특징으로 하는 SMT패키지 SiPM센서.
제8항에 있어서,
상기 몰드지지대는 합성수지로 성형되어 상기 다수의 SiPM센서를 감쌀 수 있도록 섬광체 조립구멍을 형성한 것을 특징으로 SMT패키지 SiPM센서.
제8항에 있어서
상기 몰드지지대의 섬광체 조립구멍은 내측에 다수의 압착돌기를 구성한 것을 특징으로 하는 SMT패키지 SiPM센서.